单片机的pm2.5灰尘测试电路的设计与实现
目 录
引言.1页
一、环境检测系统总体设计.2页
（一）环境检测系统的应用现状及种类2页
（二）粉尘检测研究2页
（三）设计目的及其内容2页
二、环境检测系统总体设计.3页
（一）AT89C52单片机介绍.3页
（二）AID模／数转换器简介.6页
（三）PM2.5传感器模块的设计.8页
（四）显示电路的设计.9页
三、 环境检测软件系统的设计11页
（一）编程软件简介11页
（二）1C51编译器简介.11页
（三）PM2.5检测模块软件设计12页
系统调试.13页
（一）系统调试13页
（二）调试结果13页
总结.15页
致谢.16页
参考文献.17页
附录.18页
附录一：实物图.18页
附件二: 总体原理图 .19页
附件三：总体PCB图.20页
附录四：原件清单.21页
附件五：源程序代码.22页
引 言
改革开放使得经济迅速增长，人们对现在的生活要求也越来越全面和多样化。伴随着经济的发展随之而来的就是环境污染，从而给人们带来疾病传染。而更加关注自身的健康问题，这就要求家居环境是否适宜，是否适合居住 。一方面经济的发展提高生活质量，另一方面也严重带来了负面影响：环 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
境污染，人们纷纷开始关注环境污染等问题，也纷纷开始在意身体健康的必要性。相应地，人们也更加希望有一个适宜的居住地，可以更加亲近接触大自然，仿佛置身于天然氧吧中。
人们的生活离不开科学技术的发展，运用科学仪器你那个更加有效、直观、全面的发现问题并采取措施。家，是安全、美观的住所；是舒适、温馨的港湾，所以房间也就成为了每个家庭成员最关心的环境问题。日新月异的生活下的人们追求更加完美的居住环境，虽然使用合成的材料可以装修房屋，能使房子更美观，但与此同时也产生了甲醛等有害的气体。由于人类的肆意污染环境和过度消费，导致环境渐渐恶劣、气候多变，雾霾颗粒物等粉尘污染也越来越厉害，人们因这些外界因素造成的各种呼吸道疾病的发病率屡见不鲜，所以PM2.5指数也就受到了人们的极大的重视。
本文利用单片机控制，与传感器检测联系起来 ，用AT89C52 类型的单片机，PM2.5粉尘传感器，如传感器GP2Yl010AUOF、模／数转换器，像ADC0832的模数转换器、LCD 显示屏，以及环境检测系统。它利用检测环境来采集PM2.5、传输以及读取采集到的值。用LCD屏显示数值。利用单片机完成家居舒适度的多方面检测，人们可以采取相应措施针对LCD屏显示的数据，这样可以提高环境舒适度，增加住户的满意度。
一、环境检测系统总体设计
（一）设计内容
本文将单片机和数字控制结合来检测PM2.5的指数，是一种效率较高的环境检测系统。这种检测系统成本低、易操作但测量的精度较高。通过各方面的分析，调研然后改善各种检测结果的精准度，在单片机中加入系统的控制，LCD显示屏与蜂鸣器，来提高家居环境的检测效率。设计的内容在下面展现：
(1）以AT89C52类型的单片机当做控制的核心。
(2）用传感器采集粉尘颗粒大小的数据 。
(3）LCD屏显示所测量的数值。
（4）用按键来设置报警的界值，报警值比测量值低，蜂鸣器立刻报警。
（二）总体系统设计
本文以AT89C52类型的单片机作为核心，其中包括传感器采集粉尘，模数进行转换，单片机控制，显示屏显示。系统通过传感器电路检测PM2.5值。
图1 总体系统硬件设计框图
（三）PM2.5 传感器的选择
GP2Yl010AUOF是一款具有光学性质的空气质量传感器，可以感应到弥漫在空气中的微小尘埃。它内部的对角线安放着红外二极管与光电管，这样可以接收尘埃的反射光来检测尘埃的位置，精度可以达到几乎烟草烟雾的细小颗粒也可以探测。
此传感器的性能：
① 灵敏度可以达到0.5V/(0. lmg/m3);
② 更小体积，更轻重量，更易安装；
③输入电路为5V，信号的处理更简易；
④内部含有气流发生器，可吸收外部大气：
⑤ 保养更为简单，可以长期保持传感器的特性：
⑥ 输出的电压：0.9V（CTYP) ;
⑦ 消耗的电流：llmA;
功能：可探测0.8微米以上的尘埃粒子，吸烟的烟气，房间粉尘等。
二、环境检测系统的硬件设计
（一）讲述AT89C52单片机
1、简介功能特征
AT89C52是一种用拥有8K在系统可编程Flash存储器的低耗、性能较好CMOS8位微控制器。利用Atmel公司存储器技术制造高密度非易失性的特点，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，同样也适于常规编程器。在单芯片上，能够灵活、有效为AT89C52多嵌入式控制应用系统，正因拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。AT89C52大致包括以下几种功能它们别是看门狗定时器，Flash（为8字节），32位的输入输出线，2个数据指针，256KB的随机存储器，片内晶振，三个16位定时器和计数器，一个6向量2级中断结构及有效时钟电路。在无事状态下单片机中的中央处理器停止工作，但是随即存储器定时器，串口和中断还能工作。该单片机还具有掉电保持的功能即为随机存储器中的内容可以被保存不丢失，同时振荡器也能够保持不变，使得单片机停止工作，直到遇到下一个中断信号或者外部的硬件复位按钮除此之外此种类型的单片机能够降到零赫兹进行静态逻辑操作，可以在节电模式下工作支持2种软件编程方式。
图2 AT89C52单片机引脚图
AT89C52 单片机的最小系统
PM2.5检测电路进行工作时候的电路构成是单片机最小系统如下图3所示。
图3 单片机最小系统
单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。
4、描述ADC0832各个引脚的作用
如果CS引脚端设置为高电平（即为1）时，此时模数转换芯片会停止接收端数据而且输出数据PO的引脚就会变成了高电平，当遇到上升沿的时候保持高电平，代表启动位。该数模转换芯片完成后，上升沿才全有效的两位都是通道配置位。读出的模数转换数据是完成通道配置位的设置之后才可以读出的，最后读出的秘书转换数据经过检验是否有误之后它会被集成电路芯片输出。它的工作流程图如下所示。
表1 1602引脚功能说明
编号
符号
引言.1页
一、环境检测系统总体设计.2页
（一）环境检测系统的应用现状及种类2页
（二）粉尘检测研究2页
（三）设计目的及其内容2页
二、环境检测系统总体设计.3页
（一）AT89C52单片机介绍.3页
（二）AID模／数转换器简介.6页
（三）PM2.5传感器模块的设计.8页
（四）显示电路的设计.9页
三、 环境检测软件系统的设计11页
（一）编程软件简介11页
（二）1C51编译器简介.11页
（三）PM2.5检测模块软件设计12页
系统调试.13页
（一）系统调试13页
（二）调试结果13页
总结.15页
致谢.16页
参考文献.17页
附录.18页
附录一：实物图.18页
附件二: 总体原理图 .19页
附件三：总体PCB图.20页
附录四：原件清单.21页
附件五：源程序代码.22页
引 言
改革开放使得经济迅速增长，人们对现在的生活要求也越来越全面和多样化。伴随着经济的发展随之而来的就是环境污染，从而给人们带来疾病传染。而更加关注自身的健康问题，这就要求家居环境是否适宜，是否适合居住 。一方面经济的发展提高生活质量，另一方面也严重带来了负面影响：环 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
境污染，人们纷纷开始关注环境污染等问题，也纷纷开始在意身体健康的必要性。相应地，人们也更加希望有一个适宜的居住地，可以更加亲近接触大自然，仿佛置身于天然氧吧中。
人们的生活离不开科学技术的发展，运用科学仪器你那个更加有效、直观、全面的发现问题并采取措施。家，是安全、美观的住所；是舒适、温馨的港湾，所以房间也就成为了每个家庭成员最关心的环境问题。日新月异的生活下的人们追求更加完美的居住环境，虽然使用合成的材料可以装修房屋，能使房子更美观，但与此同时也产生了甲醛等有害的气体。由于人类的肆意污染环境和过度消费，导致环境渐渐恶劣、气候多变，雾霾颗粒物等粉尘污染也越来越厉害，人们因这些外界因素造成的各种呼吸道疾病的发病率屡见不鲜，所以PM2.5指数也就受到了人们的极大的重视。
本文利用单片机控制，与传感器检测联系起来 ，用AT89C52 类型的单片机，PM2.5粉尘传感器，如传感器GP2Yl010AUOF、模／数转换器，像ADC0832的模数转换器、LCD 显示屏，以及环境检测系统。它利用检测环境来采集PM2.5、传输以及读取采集到的值。用LCD屏显示数值。利用单片机完成家居舒适度的多方面检测，人们可以采取相应措施针对LCD屏显示的数据，这样可以提高环境舒适度，增加住户的满意度。
一、环境检测系统总体设计
（一）设计内容
本文将单片机和数字控制结合来检测PM2.5的指数，是一种效率较高的环境检测系统。这种检测系统成本低、易操作但测量的精度较高。通过各方面的分析，调研然后改善各种检测结果的精准度，在单片机中加入系统的控制，LCD显示屏与蜂鸣器，来提高家居环境的检测效率。设计的内容在下面展现：
(1）以AT89C52类型的单片机当做控制的核心。
(2）用传感器采集粉尘颗粒大小的数据 。
(3）LCD屏显示所测量的数值。
（4）用按键来设置报警的界值，报警值比测量值低，蜂鸣器立刻报警。
（二）总体系统设计
本文以AT89C52类型的单片机作为核心，其中包括传感器采集粉尘，模数进行转换，单片机控制，显示屏显示。系统通过传感器电路检测PM2.5值。
图1 总体系统硬件设计框图
（三）PM2.5 传感器的选择
GP2Yl010AUOF是一款具有光学性质的空气质量传感器，可以感应到弥漫在空气中的微小尘埃。它内部的对角线安放着红外二极管与光电管，这样可以接收尘埃的反射光来检测尘埃的位置，精度可以达到几乎烟草烟雾的细小颗粒也可以探测。
此传感器的性能：
① 灵敏度可以达到0.5V/(0. lmg/m3);
② 更小体积，更轻重量，更易安装；
③输入电路为5V，信号的处理更简易；
④内部含有气流发生器，可吸收外部大气：
⑤ 保养更为简单，可以长期保持传感器的特性：
⑥ 输出的电压：0.9V（CTYP) ;
⑦ 消耗的电流：llmA;
功能：可探测0.8微米以上的尘埃粒子，吸烟的烟气，房间粉尘等。
二、环境检测系统的硬件设计
（一）讲述AT89C52单片机
1、简介功能特征
AT89C52是一种用拥有8K在系统可编程Flash存储器的低耗、性能较好CMOS8位微控制器。利用Atmel公司存储器技术制造高密度非易失性的特点，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，同样也适于常规编程器。在单芯片上，能够灵活、有效为AT89C52多嵌入式控制应用系统，正因拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。AT89C52大致包括以下几种功能它们别是看门狗定时器，Flash（为8字节），32位的输入输出线，2个数据指针，256KB的随机存储器，片内晶振，三个16位定时器和计数器，一个6向量2级中断结构及有效时钟电路。在无事状态下单片机中的中央处理器停止工作，但是随即存储器定时器，串口和中断还能工作。该单片机还具有掉电保持的功能即为随机存储器中的内容可以被保存不丢失，同时振荡器也能够保持不变，使得单片机停止工作，直到遇到下一个中断信号或者外部的硬件复位按钮除此之外此种类型的单片机能够降到零赫兹进行静态逻辑操作，可以在节电模式下工作支持2种软件编程方式。
图2 AT89C52单片机引脚图
AT89C52 单片机的最小系统
PM2.5检测电路进行工作时候的电路构成是单片机最小系统如下图3所示。
图3 单片机最小系统
单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。
4、描述ADC0832各个引脚的作用
如果CS引脚端设置为高电平（即为1）时，此时模数转换芯片会停止接收端数据而且输出数据PO的引脚就会变成了高电平，当遇到上升沿的时候保持高电平，代表启动位。该数模转换芯片完成后，上升沿才全有效的两位都是通道配置位。读出的模数转换数据是完成通道配置位的设置之后才可以读出的，最后读出的秘书转换数据经过检验是否有误之后它会被集成电路芯片输出。它的工作流程图如下所示。
表1 1602引脚功能说明
编号
符号
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